ADI理想二極管解決方案概述

什么是理想二極管？

理想二極管是一種控制電路，它使用 N 溝道 MOSFET 柵極電壓控制，使 N 溝道 MOSFET 能夠像超低正向電壓二極管一樣工作，下圖 (圖1) 為 ADI LTC4359 的電路圖：

圖1 ADI LTC4359 電路圖

理想二極管控制器控制 MOSFET 的柵極電壓，從而控制漏極、源極導通，如下圖 (圖2) 所示。本文將為大家介紹理想二極管控制器的主要電路模塊、優點，以及 ADI 低靜態電流理想二極管控制器 LTC4372/4373，它可提高汽車安全性并解決 ECU 散熱和空間問題。

圖2 理想二極管控制器控制 MOSFET 的柵極電壓

理想二極管控制器的主要電路模塊

理想二極管控制器的主要電路模塊包括：

1. 電荷泵 (Charge Pump)：用于為 N 溝道 MOSFET 產生柵極電壓的升壓電源。為了驅動 N 溝道 MOSFET 高壓側，N 溝道 MOSFET 的柵極電壓必須比輸入電壓高約 5V，因此升壓電荷泵產生的電壓必須比輸入端電壓高 11.5V。

2. 遲滯柵極驅動器 (Hysteric Gate Driver)：N 溝道 MOSFET 柵極驅動器。對 N 溝道 MOSFET 的柵極電壓進行控制，使 IN 和 OUT 引腳之間的電位差 (N 溝道 MOSFET 的漏極和源極之間的電位差) 小于 10mV。

3. 反向電流比較器 (Reverse Current Comparator)：如下圖 (圖3) 所示，當 IN 引腳電壓比 OUT 引腳電壓低 30mV 或更低時，內置 N 溝道 MOSFET 會將柵極電壓降低至源極電壓，以停止 N 溝道 MOSFET 的反向電流。

圖3 反向電流比較器工作流程

理想二極管的優點

理想二極管具有簡化散熱機制，改善功率損耗的優點，下圖 (圖4)、(圖5) 分別展示了 ADI LTC4372 電路圖和功率二極管與理想二極管對比。理想二極管可將功率二極管正向電壓降產生的 7.0W 損耗降低到 0.5W，簡化了散熱機制，從而使功率損耗改善到整體的 0.5%。

圖4 ADI LTC4372 電路圖


圖5 功率二極管與理想二極管對比

ADI 理想二極管產品陣容

ADI 提供廣泛的產品，以滿足各種需求。下圖為 ADI 的產品陣容及相關性能對比：

圖6 ADI 理想二極管產品陣容

ADI 低靜態電流理想二極管控制器 LTC4372/4373

LTC4372/LTC4373 是一款正高壓理想二極管控制器，具有 5uA 的低靜態電流 (工作電流) 和 0.5uA (關斷電流)、2.5V~80V 工作電壓和 8 引腳 MOP 和 DFN (3mm×3mm) 的小型封裝。LTC4372/LTC4373 的主要特點如下：

反向電源保護至 –28V

寬工作電壓范圍：2.5V~80V

1.5μs 內進行快速反向電流關斷

高端外部 N 通道 MOSFET 驅動器

通過更換功率肖特基二極管來降低功耗

低靜態電流：5uA 工作電流，0.5uA 關斷電流

采用 8 引腳 MSOP 和 3mm×3mm DFN 封裝

驅動背對背 MOSFET，以進行浪涌控制和負載切換

此外， LTC4372 內置 2uA 上拉電流源，可避免使用高電阻。如果開關電路需要上拉電路，LTC4372 是理想之選。

應用實例

便攜式儀器儀表

太陽能發電系統

能量收集應用

汽車電池保護

冗余電源

電源維持

審核編輯：劉清